[0001] Die Erfindung betrifft ein flügelstabilisiertes Geschoß nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
[0002] Es sind Geschosse bekannt, (DE-OS 28 15 087) bei denen mit einer mechanischen Strahlablenkung
seitliche Steuerimpulse eines gleichmäßig abströmenden Generatorgases erzeugt werden.
Zu diesem Zweck steuert eine Verteilervorrichtung, bestehend aus einer senkrecht zur
Geschoßachse schwenkbaren näherungsweise dreieckförmigen Zunge den sich aufteilenden
Gasstrom in zwei Austrittsöffnungen. In einer weiteren Ausführungsvariante wird der
Gasstrom über vier quadratische sich erweiternde Austrittsöffnungen einer um ein feststehendes
Kugelgelenk schwenkbare pyramidenstumpfförmige Verteilerzunge durch Schwenken der
Zunge in alle entgegengesetzt der zu korrigierenden Flugbahn liegenden Kanäle abgeführt.
Der Nachteil derartiger Lenkvorrichtungen liegt neben dem großen Bau- und insbesondere
Gewichtsaufwand für die mechanische Betätigung vor allem darin begründet, daß zur
Steuerung des Geschosses eine dauernde oszilierende Nachregelung erfolgt, wodurch,
bei gleichzeitigem Ausströmen des Gases durch mehrere Austrittsdüsen, nur ein Teil
der Energie als Steuerimpuls wirksam werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Lenkvorrichtung
ergibt sich aus der Anordnung vieler, leicht beweglicher, hintereinander angeordneter,
aufwendiger Elemente mit hohem Platzbedarf dadurch, daß diese Elemente äußerst störanfällig,
insbesondere auf die beim Abschußvorgang auf sie einwirkenden sehr hohen Massenträgheitskräfte,
reagieren.
[0003] Obwohl intermittierend zündende, senkrecht zur Flugrichtung einen Schub erzeugende,
Lenktriebwerke, beispielsweise bei der Rakentenlenkung oder zur Lagestabilisierung,
Bahnänderungen und Korrektur von Satelitten bereits Verwendung finden, sind sie zum
Lenken eines aus Rohrwaffen abgefeuerten Geschosses aus Raum- und Gewichtsgründen
ungeeignet, zumal sich aufgrund der hohen Anfangsbeschleunigung beim Abschuß aus einem
Waffenrohr ohnehin Probleme aus der dabei entstehenden hohen Belastung ergeben würden.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, . bei einem Geschoß der eingangs angegebenen Art,die
Querschubsteuerung so auszubilden, daß die Abgabe von Schubimpulsen aus Steuerdüsen
gezielt, unabhängig voneinander und oszillationsfrei unter gleichzeitiger Vermeidung
eines Überdruckes im Antriebssystem der Querschubsteuerung erfolgen kann. Dabei soll
gleichzeitig eine raum- und gewichtsparende, jedoch robuste Bauweise, die den hohen
Belastungen beim Abschuß aus einem Waffenrohr stand hält, erzielt werden.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Erfindung.
[0006] Die Erfindung ermöglicht in der Flugendphase, bei konstanter Abführung des zum Steuern
verwendeten Generatorgases, vorteil-
hafterweise eine voneinander unabhängige einzelne Ansteuerung der taktweise nacheinander
erfolgenden Steuerimpulse, die zur Verfügung stehende Schubmenge zur Steuerung verwandt
werden kann, und Magnetventile kurzzeitig den Steuerbefehl zur Weitergabe an die koaxial
liegenden Schließorgane umformen, jedoch bei geschlossenen koaxialliegenden Schließorganen
eine direkte Umsteuerung des Generatorgases auf ein zentral angeordnetes Schließorgan
automatisch erfolgt.
[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
[0008] Gemäß einer Besonderheit der Erfindung sind die axial und koaxial angeordneten Schließorgane
derartig axialbeweglich angeordnet, daß ihre beim Abschuß aus einem Waffenrohr entstehenden
Massenträgheitskräfte von den in Flugrichtung angeordneten Sitzflächen der Zylindereinsätze
ohne Beeinträchtigung aufgenommen werden können.
[0009] Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird ein koaxial angeordnetes Schließorgan
von einem kurzzeitig reagierenden durch einen Elektromagneten betätigtes Wegeventil-mittels
Kaltluft geschlossen, wodurch über den Kaltlufttransport und der dadurch erzielten
Wärmeabfuhr die Standfestigkeit des Dichtelementes am Mantel des Schließorganes vergrößert
wird.
[0010] Des weiteren ist bei geschlossenem Schließorgan der Steuerdüse eine direkte Aufsteuerung
des zentralliegenden Schließorgans vorgesehen, wodurch es ermöglicht wird, daß der
Impuls aus dem abströmenden Generatorgas momentenfrei abgegeben werden kann. Bei dieser
Anordnungsweise wird durch die in abgewandter Flugrichtung stirnseitig angeordneten
Anschlüsse der Generatorgaszu- und Generatorgasbführleitung eine widerstansfähige,
raum- und gewichtssparende Bauart erzielt, die sehr beschleunigungsfest ist.
[0011] Entsprechend einer weiteren Besonderheit der Erfindung ist es bei kleinen Geschoßdurchmessern
oder aus Gründen besonders hoher Fluggeschwindigkeit oder kurzer Flugdauer vorteilhaft,
daß bei rollenden flügelstabilisierten Geschossen nur eine Schubdüse und ein koaxial
angeordnetes Schließorgan für die Flugkorrektur eingesetzt wird, während bei lagestabilisierten
Geschossen, je nach den durch die Baugröße bestimmten räumlichen Möglichkeiten und
durch den Aufwand begrenzt, Schubdüsen mit jeweils koaxial angeordneten
[0012] Schließorganen in unterschiedlicher Anzahl angeordnet werden können.
[0013] Die Erfindung wird nachstehend anhand der, in den Zeiehnungen unter weitgehendem
Verzicht auf erfindungsunwesentliche Einzelheiten dargestellten bevorzugten Ausführungbeispiele,
des näheren erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine Seitenansicht eines flügelstabilisierten Geschosses, wobei die Querschubsteuerung
nach der Erfindung im Schnitt dargestellt ist,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Querschubsteuerung mit einer Steuerdüse,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Fläche 3 - 3 in Figur 4 einer
Querschubsteuerung mit vier koaxial angeordneten Steuerorganen, die druckluftbeaufschlagt
geschlossen sind,
Figur .4 die Anordnung der Generatorgasein- und Austrittsöffnungen, sowie die Anordnung
der Steuerdüsen in der Querschubsteuerung, gesehen in Richtung A der Figur 3,
Figur 5 die Anordnung der elektromagnetisch gesteuerten Wegeventile in der Querschubsteuerung,
gesehen in Richtung B der Figur 3,
Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung einer Querschubsteuerung mit 4 koaxial
angeordneten Steuerorganen, die jedoch abweichend von Figur 3 direkt über Stößel elektromagnetisch
gesteuert werden.
[0014] In Figur 1 weist ein flügelstabilisiertes Geschoß 40 eine Querschubsteuerung mit
einem Steuerblock 1 auf. Durch die im Steuerblock 1 befindlichen Schließorgane 2 ist
das Geschoß in der Lage einen vom Gasgenerator 42 erzeugten
Gas- strom derartig über Steuerdüsen 8 aus dem Geschoß austreten zu lassen, daß mit
dem Schubimpuls F ein von dem in der Geschoßspitze 41 befindlichem Suchkopf ausgehender
richtungsweisender elektrischer Steuerbefehl sich flugkorrigierend auswirkt. Zur Umformung
des Steuersignals sind Signalumformer 6 vorgesehen, die das Steuersignal in Eingang
25 aufnehmen und die Entsperrung des Schließorgans 2 ermöglichen. Der Steuerblock
.1 ist derartig im Geschoß 40 angeordnet, daß die Richtung 43 des Gasstromes in das
geöffnete Schließorgan 2 in Flugrichtung 39 erfolgt, nachdem der anstehende Druck
des Generatorgases das entlastete Schließorgan 2 axial in Flugrichtung geöffnet und
die Strömungsenergie fixiert hat.
[0015] Figur 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Steuerblock 1 mit nur einem auf
einem zur Geschoßlängsachse koaxial liegenden Kreis (Fig. 4, Position 48) angeordneten
Schließorgan 2 in geöffneter Position 9. In Position 9 besteht Verbindung zwischen
der Generatorgaszuführleitung 7 der Steuerdüse 8 und über die Steuerleitung 10 auch
mit dem Hubraum 15, des axial angeordneten Schließorganes 11. Das Schließorgan 2 stellt
dabei einen Differentialkolben dar, der auf seiner Stirnseite 3 über eine Steuerleitung
4 von einem Signalumformer 6 mit vorteilhaft als Druckmittel 51 und Kühlmittel einsetzbarer
Kaltluft beaufschlagbar ist. Sein der Generatorgaszuführleitung 7 zugewandtes axiales
Ende ist als Dichtfläche 16 der Sitzfläche 18 des Zylindereinsatzes 20 angepaßt und
befindet sich in geöffneter Position 9 mit dem Mantel seiner kleinen Differentialfläche
in der Führung 45 des Zylindereinsatzes. Die radial zum Außenmantel des Steuerblocks
1 weisende Steuerdüse 8 weist mit der Generatorgaszuführleitung 7 und 13, sowie der
Generatorgasablaßleitung derartige groß dimensionierte Kreisquerschnitte auf, daß
ein konstanter Druck im Gasgenerator 42 gewährleistet bleibt. Der Druck.der ausströmenden
Generatorgase ist so bemessen, daß über die Steuerdeitung 10 die Fläche 12,während
der Steuerimpulsabgabe,druckbeaufschlagt wird und das zentral angeordnete Schließorgan
11 sich in Sperrstellung befindet. Bei geschlossenem Schließorgan 2 ist über eine
Drosselöffnung 24 eine Druckentlastung und Austausch des Hubraumes 15 durch momentenfreies
Ausströmen über Leitungen 36 möglich, wobei eine Verbindung dieser Leitungen 36 über
die Schließorgane 2 zur Außenseite des Steuerblocks 1 besteht, und über die gleichen
Leitungen 36 auch beim Schließvorgang des durch den Kolbenansatz 27 gebildeten Hubvolumens
ableitbar ist.
[0016] Durch die Öffnung des Schließorganes 11 wird ein gleichmäßiges Abströmen der Generatorgase
über die Abführleitung 14 ermöglicht. Diese Anordnung gestattet es, den Gasstromimpuls
momentenfrei abzuführen. Zur Abdichtung gegenüber dem heißen Generatorgas sind Dichtungen
35, 37 vorgesehen deren Schleppvolumen durch die Leitungen 38 drucklos abführbar ist.
[0017] Schließorgan 11 weist auch die Form eines Differentialzylinders auf, wobei in geschlossener
Stellung die vom Generatorgas auf die druckbeaufschlagte Stirnfläche innerhalb der
Dichtfläche 17 übertragene Kraft nicht in der Lage ist, das Schließorgan gegen die
Kraft der druckbeaufschlagten Fläche 12 zu öffnen.
[0018] Bei nur einem Schließorgan 2 sind im Steuerblock 1 entsprechend Figur 2 auch nur
eine Zufuhrleitung 30 und eine Auslaßleitung 31 für die Druckmittelsteuerung vorgesehen.
Als Massenausgleich ist der auf der entgegengesetzt des Schließkörpers 2 radial liegenden
Seite befindliche Raum des Steuerblocks 1 für weitere Steuermittel des Geschosses
verwendbar.
[0019] In Figur 3 ist ein Steuerblock 1 mit einer Mehrfachanordnung koaxial angeordneter
Schließorgane 2 dargestellt. Jedem Schließorgan 2 sind elektromagnetisch gesteuerte
Wegeventile 61 zugeordnet, die in geöffneter Stellung 46 den Durchgang der als Druckmittel
51 eingesetzten Kaltluft von der Zuführleitung 30 über die Steuerleitung 4 zur Druckbeaufschlagung
der Fläche 3 des Schließorganes 2 ermöglichen, um die Sperrstellung der Schließorgane
2 herzustellen. Durch diese Sperrstellung der Schließorgane 2 ist die Generatorgasbeaufschlagung
über die Steuerleitung
10 auf die Fläche 12 des zentral angeordneten Schließorganes 11 unterbunden, so daß
ein Druckabbau über die Drosselöffnung 24 und Leitung 36 erfolgen kann, wodurch das
Schließorgan 11 durch den anstehenden Generatorgasdruck in der Zuführleitung 13 geöffnet
wird und das Generatorgas, unter Vermeidung eines unzulässigen Überdruckes, über die
Abführleitung 14 abgeführt wird. Damit dieses Schließorgan 11 bei Abgabe eines Steuerimpulses,
einer beliebigen Steuerdüse 8, die Gasabfuhr unterbricht, besteht von jedem geöffneten
Schließorgan 2 über Steuerleitung 10 eine Verbindung zur Fläche 12, durch deren Druckbeaufschlagung
der axiale Schließvorgang des Schließorganes 11 erfolgt.
[0020] Dadurch wird gewährleistet, daß nacheinander jedes koaxial angeordnete Schließorgan
2 zur Abgabe radial zur Steuerblockachse 33 gerichteter geschoßbahnkorrigierender
Steuerimpulse, angeregt durch elektrimagnetische Signalumformung, die im Bereich von
Millisekunden erfolgt, in der Lage ist.
[0021] Vorteilhaft zeichnet sich diese Steuerung bei einem Defekt oder Stromausfall dadurch
aus, daß das Geschoß ohne Flugkorrektur weiterfliegt, weil die Druckluftbeaufschlagung
auf die-Fläche 3 der Schließorgane 2 bei geöffneten Wegeventilen 61, erhalten bleibt
und das Generatorgas über das zentrale Schließorgan abströmen kann.
[0022] Figur 4 zeigt beispielsweise die Anordnung von 4 auf einem koaxial liegenden Kreis
48 angeordneten Schließorganen 2 mit Steuerdüsen 8, Generatorgaszuführleitung 7 und
axial angeordnetem Schließorgan 11 mit Generatorgaszuführleitung 13 und Abführleitung
14, sowie den Verlauf der Steuereitung 10 im Steuerblock 1.
[0023] Figur 5 zeigt die Anordnung beispielsweise von vier Signalumformern 6, wobei die
zu den Wegeventilen 61 gehende Druckluftzuführleitung 30 und die Druckluftauslaßleitung
31 im Steuerblock 1 dargestellt sind.
[0024] In einer weiteren Ausführungsvariante zeigt Figur 6, im Gegensatz zur Figur 3, eine
elektromagnetisch über Stößel 52 direkt betätigte Aufsteuerung der Schließorgane 2
in Mehrfachanordnung. Diese Ausführung zeichnet sich durch einen sehr geringen Raumbedarf
aus, wobei die gleiche Anordnung der Schließorgane 2,11 wie in den Figuren 2,3 zugrunde
gelegt wird. Das Schließorgan ist auch als Zylinder ohne Zylinderansatz 20 ausführbar,
jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt. Das von der Fläche 3 während des Hubes
des Schließorganes 2 bewegte Luftvolumen wird durch die Leitung 47 angesaugt und ausgestoßen.
[0025] In der Beschreibung der Querschubsteuerung wird vorteilhaft verdeutlicht, daß im
Gegensatz zu oszillierenden Steuerungen, unter Vermeidung von Verlusten durch Nebenströme,
durch den vollen Hub der koaxial angeordneten Schließorgane gleich starke Steuerimpulse
entstehen, wie sie zur Flugkorrektur von flügelstabilisierten Geschosse, benötigt
werden.
[0026] Ferner verdeutlicht die Beschreibung, daß die in den Kennzeichen der dem Anspruch
1 folgenden Ansprüchen angegebenen Lehren mit einfachen Mitteln zu realisieren sind,
wobei sich die jeweilige Steuerungsart - elektromagnetisch pneumatisch oder elektromagnetisch
mechanisch - unkompliziert, störungsunanfällig und in der Praxis als widerstandsfähig
erweist.
1. Flügelstabilisiertes Geschoß mit einem autonomen Lenksystem, mit einer Querschubsteuerung,
die einen Gasgenerator und senkrecht zur Flugrichtung Schub erzeugende Düsen umfaßt,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) es ist ein Steuerblock (1) vorgesehen, in dem mindestens ein axial bewegliches
Schließorgan (2) auf einem zur Geschoßlängsachse koaxial liegenden Kreis (48) angeordnet
und über einen Signalträger mit einem Signalumformer (6) sowie über eine Steuerleitung(10)
mit einem zentral angeordneten Schließorgan (11) verbunden ist;
b) das vom Lenksystem abgegebene Steuersignal ist auch bei Mehrfachanordnung der Schließorgane
(2) jeweils nur einem Eingang (25) eines Signalumformers (6) eingebbar,
c) die Öffnung der Generatorgaszuführleitung (7) zur Steuerdüse (8) ist vom Schließorgan
(2) herstellbar und
d) in geöffneter Position (9) des Schließorganes (2) ist durch das Generatorgas das
Schließorgan (11) auf seiner Fläche (12) druckbeaufschlagbar und axial verschiebbar,
e) die zentrale Generatorgaszuführleitung (13) ist durch den axialen Verschub des
Schließorganes (11) von der Generatorgasabführleitung (14) absperrbar und
f) in geschlossener Position des Schließorganes (2) ist über eine Drosselöffnung (24)
der Hubraum (15) druckentlastbar, das Schließorgan (11) unter dem anstehenden Druck
in der Generatorgaszuführleitung (13) axial entsperrbar und das Generatorgas über
Generatorgasabführleitung (14) abführbar.
2. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließorgan (2,11) als
Differentialkolben mit einem an die Fläche (3,12) angrenzenden Mantel (21,28) als
Führungsfläche eines schulterartigen Kolbenansatzes (27,34) und mit einer am Ende
des im Durchmesser reduzierten Bereiches angeordneten Dichtfläche (16,17) ausgebildet
ist, wobei im Mantel (21) eine Dichtung (22) eingelagert ist und der Kolbenansatz
(34) eine als Drossel wirkende Verbindung der Flächen(12) und (29) enthält.
3. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Sitzfläche
(18,19) eines Zylindereinsatzes (20,26) axial in Flugrichtung (39) angeordnet ist,
so daß von der Dichtfläche (16,17) Massenträgheitskräfte des Schließorganes (2,11)
während der hohen Startbeschleunigung aufnehmbar sind.
4. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Fläche
(3) des Schließorganes (2) von einem zugehörigen Signalumformer (6) durch ein den
Signalträger ; bildendes Druckmittel (51) druckbeaufschlag- und druckentlastbar ist.
5. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Druckmittel
(51) Kaltluft ist.
6. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Schließorgan
(2) von einem zugehörigen Signalumformer (6) durch einen den Signalträger bildenden
Stößel (52) druckbeaufschlag-und druckentlastbar ist.
7. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d ur c h gekennzeichnet , daß der
Signalumformer (6) ein durch Elektromagneten betätigtes mit Rückholfeder ausgerüstetes
Wegeventil (61) ist, wobei ohne elektrisches Steuersignal die Verbindung zwischen
Zuführleitung (30) und Schließorgan (2) geöffnet und bei abgegebenem Steuersignal
geschlossen ist und bei abgegebenem Steuersignal die Verbindung zwischen Schließorgan
(2) und Auslaßleitung (31) geöffnet ist.
8. Geschoß nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Signalumformer
(6) ein durch Elektromagneten betätigtes mit Rückholfeder ausgerüstetes Schaltorgan
(62) ist, wobei ohne elektrischen Steuerimpuls das Schließorgan (2) durch einen direkt
gesteuerten Stößel (52) geschlossen und bei abgegebenem Steuersignal geöffnet ist.
9. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt
der Steuerdüse (8), der Generatorgaszuführleitung (7,13) und Generatorgasabführleitung
(14) kreisförmig ausgeführt ist, wobei die Durchmesser so abgestimmt sind, daß der
Druck im Gasgenerator konstant ist.
10. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerdüse
(8), ausgehend von der koaxialliegenden geöffneten Generatorgaszuführleitung (7) radial
zur Steuerblockachse (33) bis zum Mantel (32) des Steuerblocks (1) nach außen verlaufend,
angeordnet ist.
11. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerdüsen
(8) bei Mehrfachanordnung auf einer senkrecht zur Steuerblockachse (33) stehenden
Ebene angeordnet sind.
12. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Hubvolumen,
gebildet von der Differentialfläche des Kolbenansatzes (27,34) während des Hubes des
Schließorganes (2,11) in dem Zylindereinsatz (20,26) über die Leitung (36) drucklos
zur Außenseite des Mantels (32) des Steuerblocks (1) abführbar ist.
13. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Schleppvolumen,
erzeugt durch die Durchlässigkeit der Dichtungen (35,37) über die Leitung (38) drucklos
zur Außenseite des Mantels (32) des Steuerblocks (1) abführbar ist.
14. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Anschlüsse
der Generatorgaszuführleitung (7,13) und der Generatorgasabführleitung (14) in abgewandter
Flugrichtung (39), stirnseitig im Steuerblock (1) angeordnet sind.
Bezugszeichenliste
1 Steuerblock
2 Schließorgan
3 Fläche
4 Steuerleitung
51 Druckmittel
52 Stößel
6 Signalumformer
61 Wegeventil
62 Schaltorgan
7 Generatorgaszuführleitung
8 Steuerdüse
9 Position
10 Steuerleitung
11 Schließorgan
12 Fläche
13 Generatorgaszuführleitung
14 Generatorgasabführleitung
15 Hubraum
16 Dichtfläche
17 Dichtfläche
18 Sitzfläche
19 Sitzfläche
20 Zylindereinsatz
21 Mantel
22 Dichtung
23 reduzierter Durchmesserverlauf
24 Drosselöffnung
25 Eingang
26 Zylindereinsatz
27 Kolbenansatz
28 Mantel
29 Fläche
30 Zuführleitung
31 Auslaßleitung
32 Steuerblockmantel
33 Steuerblockachse
34 Kolbenansatz
35 Dichtung
36 Leitung
37 Dichtung